CN105503085A - 一种海绵体透水蓄水板及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海绵体透水蓄水板，包括板体，板体的材料包括水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂。进一步地，水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂的重量配比是100:100:20-80:3。本发明还公开了其应用方式，可用作屋顶花园基层、护坡；可设置在地表面以下，地下水的水位以上；可设置在水中，其上种植水生植物。海绵体透水蓄水板是一个全新的“海绵体”的方案，为海绵城市的建设提供了新思路。采取透水材料制备的海绵体透水蓄水板能在暴风雨时透水、蓄水；当空气干燥时，储存在板体中的水可以慢慢蒸发出来，甚至板体下的水能够透过板体蒸发出来，调节空气湿度。

Description

一种海绵体透水蓄水板及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种海绵体透水蓄水板及其制备方法和应用。

背景技术

随着城市建设日新月异，迅猛发展，公共建筑、住宅、道路建设使得地表环境硬化，几乎完全改变了兴建地的生态环境，大气蒸发循环受到影响，导致城市区域内空气湿度降低，气温升高，形成“热岛效应”。这种“热岛效应”使得夏季里城市更加闷热，大气中粉尘增多，人们生活越来越感到不舒适，威胁着人类的健康，地面硬化使得雨水几乎无法对地下水进行补充，水资源流失将会导致逐年干旱，沙尘暴愈加频繁。我国许多北方城市，包括首都北京，近年来频繁发生沙尘暴现象就是环境生态遭受破坏的实例。

另外，在“热岛效应”下，白天，高楼大厦、水泥吸收热量，太阳落山后，水泥地、楼房释放出白天吸收的热量，加热大气，产生上升运动，同时把周围的水汽辐合起来，很容易引起短时间突发性的暴雨，产生“雨岛效应”，又会加重了内涝程度。

近年来，广州、杭州、北京、上海等城市频繁遭遇***雨袭击，引发严重内涝，这给居民的生活带来众多不便，同时也可能产生更严重的影响，比如影响生命安全等。城市发生内涝有多种原因，除却全球气候变暖，极端降水频率不断上升，厄尔尼诺导致的海洋升温，陆地水汽增多，以及台风带来的强降雨因素之外，还有一些重要的原因，比如城市排水***落后于城市建设，城市的蓄水能力也不断下降。

近年来提出的“海绵城市”的概念，这是一种形象的表述，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。换句话说，城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中，需要考虑自然降水、地表水和地下水的***性，协调给水、排水等水循环利用各环节。

河湖、湿地、坑塘、沟渠等是原有的、传统意义上的“海绵体”，我们一方面要发挥原有“海绵体”的功能，另一方面要积极开发新的“海绵体”。根据《海绵城市建设技术指南》，海绵城市建设要以城市建筑、小区、道路、绿地与广场等建设为载体。比如让城市屋顶“绿”起来，“绿色”屋顶在滞留雨水的同时还起到节能减排、缓解热岛效应的功效。该指南给出了一个方向，但是并没有具体实现城市建筑、小区、道路、绿地与广场成为新的“海绵体”的方案。

另外，随着我国城市化进程的加快，园林绿化由于在改善城市环境质量、缓解城市热岛效应，维持城市生态平衡方面的特殊作用而日益受到人们的重视，不断快速地发展，随之而来的，园林废弃物如枯枝落叶、树枝修剪物、草坪修剪物、杂草、种子和残花等的量越来越大，园林废弃物成为继城市生活垃圾后又一大城市废弃物。以往通常把枯枝落叶视为城市固体废弃物，基本采用填埋和焚烧的方式，这不仅造成了环境的污染也带来资源的浪费，更使绿地生态***的物质循环和能量流动断裂，城市土壤肥力得不到自我维持。另外，农业上的稻壳、秸秆等废弃物的处理，通常以焚烧方式处理，不但没有被有效利用，反而造成空气污染，比如雾霾。这些都不是可持续发展的有效途径。

发明内容

为了更经济、简便、环保、有效的解决城市内涝问题，建设海绵城市，有必要提供一种新的“海绵体”的方案，以实现能够像海绵一样能够吸水、蓄水、渗水和净水，从而辅助建设海绵城市。

为了实现上述目的，本发明提供一种海绵体透水蓄水板，包括板体，板体的材料包括水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂。光亮剂为市售普通光亮剂。

进一步地，水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂的重量配比为100:100:20-80:3。

进一步地，还包括骨架；所述骨架设置在板体内。

进一步地，所述骨架的材料包括不锈钢、竹片和/或塑料。

本发明还提供一种以上海绵体透水蓄水板的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、园林废弃物的处理：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；将产物一粉碎为粒径0.1～3cm，得到产物二；将光亮剂喷洒在产物二上，搅拌使得光亮剂包覆在产物二表面，得到产物三；

步骤二、水泥的水化：将水泥、砂子和水搅拌混合，得到砂浆；

步骤三、海绵体透水蓄水板的生成：在步骤二中的砂浆初凝前，加入步骤一中的产物三，搅拌混合，倒入板状模具，得到海绵体透水蓄水板。

进一步地，步骤一中的园林废弃物先经粉碎为粒径4～10cm的粗颗粒，再干燥脱水得到产物一。

进一步地，步骤一中的产物二先通过10目、12目或14目筛孔筛选后，再喷洒光亮剂。

进一步地，步骤一中光亮剂与产物二的重量配比是3:20-80；步骤二中水泥、砂子和水的重量配比是100:100:38-48；步骤三中产物三与砂浆的重量配比是使得其中的水泥:砂子:园林废弃物:光亮剂:水是100:100:20-80:3:38-48。

进一步地，园林废弃物来自于树枝、树叶、树皮、木片、木屑、秸秆、稻壳或硬果壳。优选地，砂子为中粗砂。

进一步地，板体的材料还包括增强剂。优选地，增强剂为无机复合型透水砼专用增强剂，其中增强剂与水泥的重量配比为：2-5:100。

本发明还提供一种以上海绵体透水蓄水板的应用，用于储蓄水于板体内，当环境干燥时板体内的水蒸发到环境中。

进一步地，用作屋顶花园基层和/或护坡。

进一步地，设置在地表面以下，地下水的水位以上。

进一步地，设置在透水路面的地表面以下。

进一步地，设置在绿地的地表面以下。

进一步地，设置在水中，其上种植水生植物。

本发明的海绵体透水蓄水板的理论依据是，以硅酸盐水泥为例：硅酸盐水泥的水化反应是一个非常复杂、非均质的多相化学反应过程，水泥材料的结构随着水泥水化反应逐渐演变，由流动状态变为塑性状态，最后变成凝结硬化状态。水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙水化生成水化硅酸钙和氢氧化钙。水化硅酸钙是混凝土中的强度主体，约占水泥中75％的含量，俗称凝胶。氢氧化钙具有强烈的吸附作用，它在本发明的混凝土制备过程中完全吸附在砂子、园林废弃物周边，在该混凝土形成过程中，氢氧化钙脱水硬化，形成微小的缝隙，而园林废弃物属于纤维状材料，它在该混凝土中丝丝相连，从而使得水能够沿着园林废弃物周边的缝隙透过该海绵体透水蓄水板，达到良好的透水效果。另外，在一定时间后，本发明的海绵体透水蓄水板中的园林废弃物会逐渐自然消退，留下空隙，使得透水和透气功能更好；且由于海绵体透水蓄水板已经牢固定形，故对强度的影响并不大。由于有许许多多的缝隙存在，海绵体透水蓄水板的蓄水能力也非常强。下雨天能将雨水蓄积在板体内，没有下雨的时候又能通过板体内水的蒸发调节环境湿度。

本发明的海绵体透水蓄水板有如下特性：

1、海绵体透水蓄水板是一个全新的“海绵体”的方案。采取透水材料制备的海绵体透水蓄水板能在暴风雨时透水、蓄水。当空气干燥时，储存在板体中的水可以慢慢蒸发出来，甚至板体下的水能够透过板体蒸发出来，调节空气湿度。

2、光亮剂包覆在园林废弃物上，相当于将园林废弃物密封起来了，形成干封园林废弃物，使得在后期与砂浆混合时，不会或者不易产生弱酸与砂浆中的弱碱起反应，从而提高砂浆的强度。

3、添加有园林废弃物，从而具有良好的透水性，透水能力达到每小时200mm。若用到市政工程建设中，可以帮助解决城市无排水***的积水问题。

4、园林废弃物取材方便，解决城市园林废弃物污染问题，变废为宝。

5、园林废弃物的使用，节约资源，可节约水泥、砂子；

6、用途广泛，能够应用于园林、市政、水利和小区的道路、广场、屋面、排水沟及河道建设；

7、体内可放置不锈钢和塑料材料，增加其抗拉强度；

8、海绵体透水蓄水板可根据不同需求制作成不同形状、厚度和大小。

附图说明

图1-4是本发明的四个较佳实施例的示意图。

图5是本发明的另一个较佳实施例的正面俯视透视示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制发明的范围。

如图1-3所示，本发明提供的海绵体透水蓄水板，由板体1组成.。如图4所述，本发明提供的海绵体透水蓄水板包括板体1，且在.板体1中间有一个镂空的空间3。如图5所述，本发明提供一种海绵体透水蓄水板，由板体1和骨架2组成。本发明的海绵体透水蓄水板的形状不限于图1-5所示，可以为多种形状、大小和厚度。

实施例一：海绵体透水蓄水板及其制备方法

1、海绵体透水蓄水板A

海绵体透水蓄水板A包括板体，板体的材料包括水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂，其重量配比为100:100:20:3。其中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥；砂子为中粗砂；园林废弃物来自树枝、树叶、树皮。

制备方法包括以下步骤：

步骤一、园林废弃物的处理：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；将产物一粉碎为粒径0.1～3cm，得到产物二。产物二先通过10目筛孔筛选后，再喷洒光亮剂于产物二上，搅拌使得光亮剂包覆在产物二表面，得到产物三；其中，光亮剂与产物二的重量配比为3:20。

步骤二、水泥的水化：将水泥、砂子和水以100:100:38的重量配比拌合，得到砂浆。

步骤三、混凝土的生成：在步骤二中的砂浆初凝前，加入步骤一中的产物三，产物三与砂浆的重量配比是使得其中的水泥:砂子:园林废弃物:光亮剂:水是100:100:20:3:38，搅拌混合，倒入板状模具，得到海绵体透水蓄水板A。

2、海绵体透水蓄水板B

海绵体透水蓄水板B包括板体，板体的材料包括水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂，其重量配比为100:100:40:3。其中，水泥为52.5普通硅酸盐水泥；砂子为中粗砂；园林废弃物来自木片、木屑。

制备方法包括以下步骤：

步骤一、园林废弃物的处理：将园林废弃物先经粉碎为粒径4～10cm的粗颗粒，再干燥脱水得到产物一；将产物一粉碎为粒径0.1～3cm，得到产物二。产物二先通过12目筛孔筛选后，再喷洒光亮剂于产物二上，搅拌使得光亮剂包覆在产物二表面，得到产物三；其中，光亮剂与产物二的重量配比为3:40。

步骤二、水泥的水化：将水泥、砂子和水以100:100:40的重量配比拌合，得到砂浆。

步骤三、混凝土的生成：在步骤二中的砂浆初凝前，加入步骤一中的产物三，产物三与砂浆的重量配比是使得其中的水泥:砂子:园林废弃物:光亮剂:水是100:100:40:3:40，搅拌混合，倒入板状模具，得到海绵体透水蓄水板B。

3、海绵体透水蓄水板C

海绵体透水蓄水板C包括板体，板体的材料包括水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂，其重量配比为100:100:60:3。其中，水泥为铝酸盐水泥；砂子为中粗砂；园林废弃物来自秸秆。

制备方法包括以下步骤：

步骤一、园林废弃物的处理：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；将产物一粉碎为粒径0.1～3cm，得到产物二。将光亮剂喷洒在产物二上，搅拌使得光亮剂包覆在产物二表面，得到产物三；其中，光亮剂与产物二的重量配比为3:60。

步骤二、水泥的水化：将水泥、砂子和水以100:100:45的重量配比拌合，得到砂浆。

步骤三、混凝土的生成：在步骤二中的砂浆初凝前，加入步骤一中的产物三，产物三与砂浆的重量配比是使得其中的水泥:砂子:园林废弃物:光亮剂:水是100:100:60:3:45，搅拌混合，倒入板状模具，得到海绵体透水蓄水板C。

4、海绵体透水蓄水板D

海绵体透水蓄水板D包括板体和骨架。板体的材料包括水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂，其重量配比为100:100:80:3。其中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥；砂子为中粗砂；园林废弃物来自树枝、树叶、树皮。骨架为不锈钢材料。

制备方法包括以下步骤：

步骤一、园林废弃物的处理：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；将产物一粉碎为粒径0.1～3cm，得到产物二。将光亮剂喷洒在产物二上，搅拌使得光亮剂包覆在产物二表面，得到产物三；其中，光亮剂与产物二的重量配比为3:80。

步骤二、水泥的水化：将水泥、砂子和水以100:100:48的重量配比拌合，得到砂浆。

步骤三、混凝土的生成：在步骤二中的砂浆初凝前，加入步骤一中的产物三，产物三与砂浆的重量配比是使得其中的水泥:砂子:园林废弃物:光亮剂:水是100:100:80:3:48，搅拌混合，倒入板状模具填充至板状模具的1/2处，放入骨架，继续倒入产物三与砂浆的混合物至合适位置，得到海绵体透水蓄水板D。

通过如上原料重量配比和制备方法获得的100×200×60mm³经固化后的海绵体透水蓄水板的物理力学性能参数范围如下表。

海绵体透水蓄水板物理力学性能表

实施例二：海绵体透水蓄水板的应用

1、用于屋顶花园基层

将海绵体透水蓄水板铺设在屋顶，作为屋顶花园的基层，其上覆盖泥土用于种植草坪或者其他植物。

2、用于护坡

将海绵体透水蓄水板一块一块拼接连成整体，设置在山坡上，形成护坡，用于防止山坡的土体滑坡。每块海绵体透水蓄水板的中间有一个镂空的空间。在该镂空的空间中种植植物，既有美观和绿化的效果，又进一步通过植物根系抓牢土壤，防止土体滑坡。

3、用于地表以下，地下水以上

将海绵体地下蓄水体设置在透水路面的地表面以下，地下水的水位以上，协助疏散地面降雨，减少雷雨天路面积水；天气干燥时又能释放出水分调节空气湿度避免“热岛效应”。

或者将海绵体地下蓄水体设置在绿地的地表面以下，地下水的水位以上。

4、用于水体中

将海绵体地下蓄水体设置在水体中，其上种植水生植物。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种海绵体透水蓄水板，其特征在于，包括板体，所述板体的材料包括水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂。

2.如权利要求1所述的海绵体透水蓄水板，其特征在于，所述水泥、砂子、园林废弃物和光亮剂的重量配比为100:100:20-80:3。

3.一种如权利要求1所述的海绵体透水蓄水板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、园林废弃物的处理：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；将所述产物一粉碎为粒径0.1～3cm，得到产物二；将光亮剂喷洒在所述产物二上，搅拌使得所述光亮剂包覆在所述产物二表面，得到产物三；

步骤二、水泥的水化：将水泥、砂子和水搅拌混合，得到砂浆；

步骤三、海绵体透水蓄水板的生成：在所述步骤二中的砂浆初凝前，加入所述步骤一中的产物三，搅拌混合，倒入板状模具，得到所述海绵体透水蓄水板。

4.如权利要求3所述的海绵体透水蓄水板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的园林废弃物先经粉碎为粒径4～10cm的粗颗粒，再干燥脱水得到产物一。

5.如权利要求4所述的海绵体透水蓄水板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的产物二先通过10目、12目或14目筛孔筛选后，再喷洒所述光亮剂。

6.如权利要求3所述的海绵体透水蓄水板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中光亮剂与产物二的重量配比是3:20-80；所述步骤二中水泥、砂子和水的重量配比是100:100:38-48；所述步骤三中产物三与砂浆的重量配比是使得其中的水泥:砂子:园林废弃物:光亮剂:水是100:100:20-80:3:38-48。

7.一种如权利要求1或2所述的海绵体透水蓄水板的应用，其特征在于，用于储蓄水于所述板体内，当环境干燥时所述板体内的水蒸发到环境中。

8.如权利要求7所述的海绵体透水蓄水板的应用，其特征在于，用作屋顶花园基层和/或护坡。

9.如权利要求7所述的海绵体透水蓄水板的应用，其特征在于，设置在地表面以下，地下水的水位以上。

10.如权利要求7所述的海绵体透水蓄水板的应用，其特征在于，设置在水中，其上种植水生植物。